CN105945086A - 一种大口径异形管件的制造方法 - Google Patents

一种大口径异形管件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105945086A
CN105945086A CN201610231769.3A CN201610231769A CN105945086A CN 105945086 A CN105945086 A CN 105945086A CN 201610231769 A CN201610231769 A CN 201610231769A CN 105945086 A CN105945086 A CN 105945086A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
heavy caliber
manufacture method
special piece
caliber special
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610231769.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李殿杰
王金飞
胡日荣
韩宝云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
China Iron and Steel Research Institute Group
Original Assignee
New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
China Iron and Steel Research Institute Group
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd, China Iron and Steel Research Institute Group filed Critical New Metallurgy Hi Tech Group Co Ltd
Priority to CN201610231769.3A priority Critical patent/CN105945086A/zh
Publication of CN105945086A publication Critical patent/CN105945086A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28—Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing

Abstract

本发明属于金属管件制造技术领域，特别涉及一种采用增材制造的方法制造大口径形状复杂的金属异形管件的方法。本发明方法包括以下步骤：首先利用计算机三维造型软件进行管件的实体造型，设计时要考虑足够的后续加工余量；然后采用激光熔化沉积(LMD)或激光净型制造(LENS)等适合金属材料的增材制造方法(或称3D打印)，将管件三维计算机模型制作成管坯；然后采用机加工或磨削等常规手段将所述管坯进行适当的精加工。该异形管件的制造方法相较于传统的铸造、锻造、机械加工的工艺方法，不仅管体的金属组织和机械性能更加均匀稳定，而且大大降低了机加工难度，加快了制造进度，并可节省大量原材料。

Description

一种大口径异形管件的制造方法
技术领域
本发明属于金属管件制造技术领域，特别涉及一种采用增材制造的方法制造大口径形状复杂的金属异形管件的方法。
背景技术
核电、军工、航天等行业需求大量性能要求高、材质加工难、形状复杂的异形管件类产品，制造难度极大，而往往订货批量小。这使得此类异形管件的制造成本高、交货期也较长。
以第三代核电技术AP1000所用的主管道为例，其材质为ASMESA376-TP316LN，结构尺寸大，外径为φ965mm，内径φ785mm，名义壁厚82.55mm，并且管壁外部带有两个接管嘴(接管嘴高度为387mm，接管嘴的外直径为616mm)，它们在轴向上间隔一定距离且在周向上呈45°角。该管件目前采用“铸造+锻造+机加工”工艺，由于TP316LN材料锻造温度区间窄，温降快，变形抗力大，加之锻件形状复杂，所以制造难度大。由于材料收得率最高仅30％左右，一般仅10～16％，所以后续机加工周期很长，通常可以达到4个月以上，严重制约交货进度。
又如核电站稳压器波动管，其材质一般为ASTM SA-376TP316LN或RCC-M X2CrNiMo18.12控氮奥氏体不锈钢。以秦山二期核电站为例，其稳压器波动管的尺寸为Φ355.6×35.7mm，共分为5段，总长度达19.1m，且具有形状极为复杂的三维弯曲状。传统的稳压器波动管的制造方法为锻制成实心锻棒后加工成管坯，然后弯制成型。这种制造方法使得材料的收得率低(仅约20％)，且加工周期较长，能耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种成材率高，制造效率高，综合制造成本低且产品性能好的大口径异形管件的制造方法。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种大口径异形管件的制造方法，包括如下步骤：
(1)利用计算机三维造型软件进行大口径异形管件的实体造型；
(2)采用适合金属材料的增材制造方法，将管件三维计算机模型制作成管坯；
(3)采用机械方法将所述管坯进行精加工，得到大口径异形管件产品。
所述大口径异形管件包括弯头、弯管、三通、四通及带有支管嘴的管件，或者在长度方向上壁厚、直径不均匀的管件，或者这些形状部件的组合。
所述大口径异形管件的材质包括钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金、铜及铜合金、镍及镍合金。
所述步骤(1)中，进行计算机三维造型时，根据所选用的增材制造方法本身的制造精度和管件产品要求的表面粗糙度，预留的管件加工余量为1～5mm。
所述步骤(2)中，根据金属材料的特性和管件的产品性能要求选择增材制造方法，所述增材制造方法包括激光熔化沉积LMD或激光净型制造LENS。
所述步骤(3)中，采用机加工或磨削工艺手段将所述管坯进行精加工，以获得最终的产品尺寸及外观粗糙度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、材料的收得率显著提高，可以达到90％以上，节约了大量的材料；
2、制造周期明显缩短：由于增材制造具有近终成型的特点，相比于传统工艺，其后续加工量微乎其微；
3、管件的各部位金属组织和机械性能更加均匀稳定，质量更易得到保证。
4、本发明可以方便的生产形状复杂的异型管件，包括弯头、弯管、三通、四通及带有支管嘴的管件，或者在长度方向上壁厚、直径不均匀的管件，抑或这些形状特点的组合的管件。
附图说明
图1为本发明大口径异形管件的制造方法的流程框图；
图2为实施例1AP1000核电站主管道热段管外形示意图；
图3为实施例2核电站稳压器波动管外形示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
本发明提供了一种大口径异形管件的制造方法，包括如下步骤：
(1)利用计算机三维造型软件进行大口径异形管件的实体造型，设计时要考虑足够的后续加工余量；
(2)采用激光熔化沉积(LMD)或激光净型制造(LENS)等适合金属材料的增材制造方法(或称3D打印)，将管件三维计算机模型制作成管坯；
(3)采用机加工或磨削等常规手段将所述管坯进行适当的精加工，得到大口径异形管件产品。
所述大口径异形管件包括弯头、弯管、三通、四通及带有支管嘴的管件，或者在长度方向上壁厚、直径不均匀的管件，或者这些形状部件的组合。
所述大口径异形管件的材质包括钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金、铜及铜合金、镍及镍合金等，但不限于上述金属。
所述步骤(1)中，进行计算机三维造型时，预留的管件加工余量为1～5mm不等，根据所选用的增材制造方法本身的制造精度和管件产品要求的表面粗糙度来确定。
所述步骤(2)中，适合金属材料的增材制造方法包括激光熔化沉积(LMD)或激光净型制造(LENS)等，但不限于上述方法，选用何种制造方法应该根据金属材料的特性和管件的产品性能要求来确定。
所述步骤(3)中，采用机加工或磨削等常规手段将所述管坯进行适当的精加工，以获得最终的产品尺寸及外观粗糙度。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则术语例如在通用的字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的意思相同的意思，而不是理想地或者过于正式地解释它们的意思。
还应该注意到的是，附图中的工艺流程仅为本发明主要的工艺步骤，省略了一些常规的辅助工艺步骤，本领域的技术人员根据实际情况可对本工艺步骤进行细微的调整或补充。
实施例1
如图2所示，利用本发明生产AP1000核电站主管道，其工艺包括以下步骤：
(1)利用计算机三维设计软件对AP1000核电站主管道热段管件进行实体造型；
(2)利用激光熔化沉积(LMD)增材制造(或称3D打印)方式，将管件三维计算机模型制作成管坯；
(3)采用机加工或磨削等常规手段将所述管坯进行适当的精加工，得到大口径异形管件产品。
最后进行产品性能检测，产品的力学性能指标见表1。
表1产品力学性能
实施例2
如图3所示，利用本发明生产核电站稳压器波动管，其工艺包括以下步骤：
(1)利用计算机三维设计软件对波动管进行实体造型；
(2)利用激光净型制造(LENS)增材制造(或称3D打印)方式，将管件三维计算机模型制作成管坯；
(3)采用机加工或磨削等常规手段将所述管坯进行适当的精加工，得到大口径异形管件产品。
最后进行产品性能检测，产品的力学性能指标见表2。
表2产品力学性能
本发明上述实施例的详细说明及附图，目的是通过文字和图示来进行解释，而不在于限定权利要求的保护范围。在本申请说明书所述具体实施方式上的各种变化，对于本领域普通技术人员来说是显而易见，并处于权利要求及其等同技术的保护范围内，任何不脱离本发明权利要求的变更、修改均属于本发明保护的内容。

Claims (6)

1.一种大口径异形管件的制造方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)利用计算机三维造型软件进行大口径异形管件的实体造型；
(2)采用适合金属材料的增材制造方法，将管件三维计算机模型制作成管坯；
(3)采用机械方法将所述管坯进行精加工，得到大口径异形管件产品。
2.根据权利要求1所述的大口径异形管件的制造方法，其特征在于：所述大口径异形管件包括弯头、弯管、三通、四通及带有支管嘴的管件，或者在长度方向上壁厚、直径不均匀的管件，或者这些形状部件的组合。
3.根据权利要求1所述的大口径异形管件的制造方法，其特征在于：所述大口径异形管件的材质包括钢、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金、铜及铜合金、镍及镍合金。
4.根据权利要求1所述的大口径异形管件的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中，进行计算机三维造型时，根据所选用的增材制造方法本身的制造精度和管件产品要求的表面粗糙度，预留的管件加工余量为1～5mm。
5.根据权利要求1所述的大口径异形管件的制造方法，其特征在于：所述步骤(2)中，根据金属材料的特性和管件的产品性能要求选择增材制造方法，所述增材制造方法包括激光熔化沉积LMD或激光净型制造LENS。
6.根据权利要求1所述的大口径异形管件的制造方法，其特征在于：所述步骤(3)中，采用机加工或磨削工艺手段将所述管坯进行精加工，以获得最终的产品尺寸及外观粗糙度。
CN201610231769.3A 2016-04-14 2016-04-14 一种大口径异形管件的制造方法 Pending CN105945086A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610231769.3A CN105945086A (zh) 2016-04-14 2016-04-14 一种大口径异形管件的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610231769.3A CN105945086A (zh) 2016-04-14 2016-04-14 一种大口径异形管件的制造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105945086A true CN105945086A (zh) 2016-09-21

Family

ID=56917430

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610231769.3A Pending CN105945086A (zh) 2016-04-14 2016-04-14 一种大口径异形管件的制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105945086A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109277567A (zh) * 2018-10-16 2019-01-29 北京星航机电装备有限公司 一种异形深腔薄壁舱体的激光近净成形方法
CN110587071A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 佛山宇仁智能科技有限公司 一种大型三通管件的增材制造方法
CN111822944A (zh) * 2019-04-23 2020-10-27 大隈株式会社 三维形状加工方法
CN114669899A (zh) * 2022-02-25 2022-06-28 中国核工业第五建设有限公司 一种压水堆核电核岛波动管安装工艺及波动管装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100193064A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Topre Corporation Square pipe, frame structure, square pipe manufacturing method, and square pipe manufacturing apparatus
CN103170628A (zh) * 2013-03-13 2013-06-26 宁波金科磁业有限公司 基于3d打印技术的钕铁硼的制备方法
CN203470575U (zh) * 2013-09-29 2014-03-12 芜湖天航科技（集团）股份有限公司 异形钢管桁架结构下料弯行台
CN104668553A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于直接3d打印金属零件的合金粉及其制备方法
CN204770045U (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 北京京诚瑞信长材工程技术有限公司 一种弯管机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100193064A1 (en) * 2009-02-05 2010-08-05 Topre Corporation Square pipe, frame structure, square pipe manufacturing method, and square pipe manufacturing apparatus
CN103170628A (zh) * 2013-03-13 2013-06-26 宁波金科磁业有限公司 基于3d打印技术的钕铁硼的制备方法
CN203470575U (zh) * 2013-09-29 2014-03-12 芜湖天航科技（集团）股份有限公司 异形钢管桁架结构下料弯行台
CN104668553A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于直接3d打印金属零件的合金粉及其制备方法
CN204770045U (zh) * 2015-07-10 2015-11-18 北京京诚瑞信长材工程技术有限公司 一种弯管机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109277567A (zh) * 2018-10-16 2019-01-29 北京星航机电装备有限公司 一种异形深腔薄壁舱体的激光近净成形方法
CN111822944A (zh) * 2019-04-23 2020-10-27 大隈株式会社 三维形状加工方法
CN110587071A (zh) * 2019-09-04 2019-12-20 佛山宇仁智能科技有限公司 一种大型三通管件的增材制造方法
CN114669899A (zh) * 2022-02-25 2022-06-28 中国核工业第五建设有限公司 一种压水堆核电核岛波动管安装工艺及波动管装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105945086A (zh) 一种大口径异形管件的制造方法
He et al. Advances and trends on tube bending forming technologies
Mei et al. Review on hot spinning for difficult-to-deform lightweight metals
Shi et al. Electric hot incremental forming of low carbon steel sheet: accuracy improvement
Guo et al. Simulation and experimental research of the free bending process of a spatial tube
CN104822489B (zh) 涡轮叶片的制造方法和制造装置
CN102335754B (zh) 一种钛合金球壳的高精度机加工变形控制方法
Luo et al. Study on compound spinning technology of large thin-walled parts with ring inner ribs and curvilinear generatrix
CN104624713B (zh) 一种精密钛合金薄壁无缝小管的制备方法
Jeong et al. Green manufacturing process for helical pinion gear using cold extrusion process
CN107008787B (zh) 一种螺旋式三维复杂弯曲件的自由弯曲成形方法
Lee et al. Design method for intermediate roll in multi-stage profile ring rolling process: the case for excavator idler rim
CN103464987A (zh) 一种航空发动机外涵道用tc4钛合金环的制造方法
CN106425314A (zh) 一种带筋钛合金曲率构件的组合制造方法
CN101780624A (zh) 一种钛合金蜗壳件成型方法
Shao et al. Topology-based preform design optimization for blade forging
CN112589021A (zh) 一种in718合金双法兰高筒机匣环件的制造方法
CN103752707A (zh) 一种成形直筒-扩张段复合的钛合金等壁厚曲母线薄壁回转体构件的模具和方法
Zhou et al. Forming-based geometric correction methods for thin-walled metallic components: a selective review
CN104400352B (zh) 一种半硬态铜管加工方法
Bhatt et al. Comparative study of forward and backward flow forming process using finite element analysis
CN112355214B (zh) 一种重型火箭捆绑支座用大尺寸锻件的制备方法
Ruan et al. Hydroforming process for an ultrasmall bending radius elbow
Ko et al. Evaluation of Formability and Mechanical Characteristic for Hot Forming Quenching in Sheet Forming of Al6061 Alloy
CN109967590B (zh) 一种钛合金u型波纹管差温连续成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160921